Novo ímã sem as deficiências dos ímãs convencionais de samário e neodímio

10 de outubro de 2017

por Anne M Stark, Laboratório Nacional Lawrence Livermore

Os pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory desenvolveram um novo ímã permanente mais eficiente que remove as deficiências dos ímãs convencionais de samário e neodímio.

O ímã proposto deriva do conhecido ímã de samário e cobalto (SmCo5, estrutura do tipo CaCu5), mas vai um passo além e substitui a maior parte do cobalto por ferro e níquel.

Os ímãs de neodímio mais modernos têm uma vantagem sobre o SmCo5 por causa de sua maior energia máxima. Mas o novo ímã remove a maioria das desvantagens do SmCo5, preservando sua eficiência superior em alta temperatura em relação aos ímãs de neodímio.

Infelizmente, substituir todos os átomos de cobalto por ferro, que tem um momento magnético maior que ajuda a aumentar o produto energético máximo, torna a fase hexagonal comum termodinamicamente instável. Esta fase, no entanto, é crítica para as propriedades dos materiais e deve ser mantida para um ímã prático. Os pesquisadores do laboratório conseguiram contornar esse problema e estabilizar a fase hexagonal adicionando uma pequena quantidade de níquel.

Usando cálculos de estrutura eletrônica de primeiros princípios, os cientistas de Lawrence Livermore Per Soderlind, Alexander Landa, Daniel Aberg, Marcus Dane e Patrice Turchi descobriram que seu novo ímã (SmCoNiFe3) tem propriedades magnéticas muito promissoras e pode substituir SmCo5 ou ímãs de neodímio em várias aplicações.

O novo ímã permanente eficiente substitui a maior parte do cobalto no SmCo5 por ferro e o dopa com uma pequena quantidade de níquel. "Esta é uma descoberta muito oportuna porque os preços do cobalto subiram e quase dobraram este ano devido à demanda antecipada por baterias de íon-lítio-cobalto", disse Soderlind. "O ferro, por outro lado, é abundante e muito barato."

Os pesquisadores também apresentaram uma patente provisória com base nesta pesquisa.

Os pesquisadores da Uppsala University e do Ames Laboratory também contribuíram para a pesquisa, que aparece na edição de 14 de setembro da revista Physical Review B.

Mais Informações: P. Soderlind et al. Previsão do novo ímã permanente eficiente SmCoNiFe3, Physical Review B (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.100404

Informações do jornal:Revisão Física B

Fornecido pelo Laboratório Nacional Lawrence Livermore